专利名称：定向天线及其自动调整方法
技术领域：
本发明实施例涉及通信技术领域，尤其涉及一种定向天线及其自动调整方法。
背景技术：
应用于终端上的天线通常分为两种，即全向天线和定向天线。全向天线在水平方向图上表现为360度都均勻辐射，无方向性。在垂直方向图上 表现为具有一定宽度的波束，一般情况下波瓣宽度越小，增益越大。全向天线在通信系统中 应用距离近，覆盖范围大，价格便宜，但是增益低。定向天线在水平方向图上表现为具有一定角度辐射范围，具有方向性，在垂直方 向图上表现为具有一定宽度的波束，同全向天线一样，波瓣宽度越小，增益越大。定向天线 在通信系统中通信距离远，覆盖范围小，目标密度大，频率利用率高。对于高频段的终端，例如WiMAX 802. 16e 2. 5G终端，由于其路径损耗大，穿透能 力差，通常使用定向天线来提高终端的天线增益。定向天线在与基站的天线方向对准的情况下才能获得较高的增益，而现有技术中 定向天线由于受到外力作用而偏离增益较高的位置，例如室外的终端安装支架受到风力影 响导致天线经常偏离对准方向，影响信号，因此需要手动调整。又如，在网络调整阶段也需 要调整天线的方向。现有技术中，通常采用人工调整的方式调整天线的位置，这种调整方式 极不方便。
发明内容
本发明实施例提供一种定向天线及其自动调整方法，用以解决现有技术中定向天 线调整不方便的问题，实现定向天线的自动调整。本发明实施例提供了一种定向天线，包括信号接收单元、调整单元、旋转控制单元 和信号接收单元所述信号接收单元与所述旋转控制单元连接，用于接收信号并获取信号的载波与 干扰和噪声比(Carrier to Interference-plus-Noise Ratio，简称 CINR)值；所述调整单元与所述旋转控制单元连接，用于发送第二控制指令给所述旋转控制 单元；所述旋转控制单元与所述调整单元和所述信号接收单元连接，用于在接收到调整 单元发送的第二控制指令后，控制所述信号接收单元旋转到获取的信号的CINR值与最高 的CINR值的差值的绝对值小于或等于第一预设值的位置。本发明实施例还提供了一种定向天线的自动调整方法，包括调整单元发送第二控制指令给旋转控制单元；旋转控制单元收到第二控制指令后，控制信号接收单元旋转到获取的信号的CINR 值与最高的CINR值的差值的绝对值小于或等于第一预设值的位置。本发明实施例提供的定向天线及其自动调整方法，调整单元发送第二控制指令给旋转控制单元，使得旋转控制单元控制信号接收单元旋转到获取的信号的CINR值与最高 的CINR值的差值的绝对值小于或等于第一预设值的位置，相当于定向天线调整到了一个 当前接收的信号的CINR值接近于最高的CINR值的位置，可以保证定向天线具有较佳的增 益。这种方法由定向天线自动执行，无需人工调整，便于进行定线天线的调整，克服了人工 调整不便利的问题。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发 明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以 根据这些附图获得其他的附图。图1所示为本发明定向天线实施例一的结构示意图；图2所示为本发明定向天线实施例二的结构示意图；图3所示为本发明定向天线的自动调整方法实施例一的流程图。
具体实施例方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例 中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是 本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员 在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。如图1所示为本发明定向天线实施例一的结构示意图，该定向天线7包括信号接 收单元2、旋转控制单元3和调整单元4。信号接收单元2与旋转控制单元3连接，用于接收信号并获取信号的载波与CINR值。调整单元4与旋转控制单元3连接，用于发送第二控制指令给旋转控制单元3。旋 转控制单元3与调整单元4和信号接收单元2连接，用于在接收到调整单元4发送的第二 控制指令后，控制信号接收单元2旋转到获取的信号的载波与CINR值与最高的CINR值的 差值的绝对值小于或等于第一预设值的位置。本发明实施例一提供的定向天线，调整单元4发送第二控制指令给旋转控制单元 3，使得旋转控制单元3控制信号接收单元2旋转到获取的信号的CINR值与最高的CINR值 的差值的绝对值小于或等于第一预设值的位置，相当于定向天线调整到了一个当前接收的 信号的CINR值接近于最高的CINR值的位置，可以保证定向天线具有较佳的增益。这种方 法由定向天线自动执行，无需人工调整，便于进行定线天线的调整，克服了人工调整不便利 的问题。在实施例一中，最高的CINR值可以是本次调整定向天线之前获取的，例如上一次 调整定向天线中获取的最高的CINR值，也可以是当前调整定向天线时获取的。具体地，在实施例中，调整单元4还可以用于发送第一控制指令给旋转控制单元 3。旋转控制单元3还可以用于在收到调整单元4发送的第一控制指令后，控制信号接收单 元2旋转360度，并记录信号接收单元2获取的信号的最高的CINR值。
实施例一中，定向天线还可以包括安装架1，信号接收单元2可以通过连接件(图 1中未示出)与安装架1连接。为了便于说明定向天线与基站之间的信号收发关系，图1中还示出了基站5和基 站的天线6。图1中的定向天线7与基站的天线6进行信号传输。基站的天线固定不动。下面说明本发明实施例提供的定向天线的工作原理。
当需要调整定向天线时，调整单元4发送第一控制指令给旋转控制单元3。旋转 控制单元3接收到第一控制指令后，控制信号接收单元2旋转360度，信号接收单元在旋转 360度的过程中，遍历各个位置的信号的CINR，从而记录一个最高的CINR的值，例如为RM。调整单元4发送第二控制指令给旋转控制单元3。旋转控制单元3接收到第二控 制指令后，控制信号接收单元2旋转，可以沿着顺时针的方向旋转，也可以沿着逆时针的方 向旋转。当信号接收单元2在某一个位置处获取的当前的CINR值R。与Rm的差值的绝对值 小于或等于第一预设值时，控制信号接收单元2停止旋转。第一预设值可以根据对于天线 增益的要求来设置，例如第一预设值可以设置成3db，当前的CINR值Rc与Rm的差值的绝对 值小于或等于第一预设值，表明信号接收单元2的位置已经接近于天线增益最高的位置， 即接收到的信号的CINR值最高的位置，保持天线在这个位置，可以保证天线具有较佳的增
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frff. ο由于不同时刻，信号的CINR值不同，在旋转360度的时候获取到的最高的CINR 值，可能当前已经无法重现，因此，本发明实施例中，在获取到最高的CINR值后，旋转信号 接收单元旋转至获取的信号的CINR值与最高的CINR值的差值的绝对值小于或等于第一预 设值的位置，将第一预设值设置成一个较小的值，可以保证天线的增益较佳，而不一定需要 将信号接收单元旋转到获取的信号的CINR值等于之前获取的最高的CINR值的位置。图1所示的定向天线，可以在终端进入网络阶段后，自动开始调整。也可以由一些 事件来触发，例如，可以远程传输维护命令，通过维护命令触发调整单元4开始调整信号接 收单元2的位置。或者，在定向天线的CINR开始降低时，触发调整单元4开始调整信号接 收单元2的位置。图1所示的实施例中，调整单元具体可以用于发送第一控制指令给所述旋转控制 单元，使得旋转控制单元控制信号接收单元沿着第一方向旋转360度，记录信号接收单元 获取的最高的CINR值；并在记录最高的CINR值之后，发送第二控制控制指令给所述旋转控 制单元，使得旋转控制单元控制信号接收单元沿着第二方向旋转到获取的信号的CINR值 与最高的CINR值的差值的绝对值小于或等于第一预设值的位置。其中第一方向与第二方 向相反。例如，如果第一方向是顺时针方向，那么第二方向就是逆时针方向。如果让信号接收单元一直沿着某一个方向旋转，那么与信号接收单元连接的线就 会缠绕在安装架上，缠绕到一定程度后，就会导致信号接收单元无法旋转。而采用本发明 提供的实施例，在遍历360度的时候沿着第一方向，在旋转到获取的CINR值与最高的CINR 值相差预设值的位置时沿着第二方向，就可以避免信号接收单元的线缠绕在安装架上的问 题。为了识别信号接收单元的旋转方向，可以在安装架1上可以安装一个限位反向 卡，该限位反向卡可以与调整单元4连接，用于通过电平检测信号接收单元2的旋转方向信 息，并将检测到的旋转方向信息发送给调整单元4。调整单元4用于根据限位反向卡发送的方向信息发送第二控制指令给旋转控制单元3，使得旋转控制单元3可以控制信号接收单 元2沿着第二方向旋转到获取的信号的CINR值与最高的CINR值的差值的绝对值小于或等 于第一预设值的位置，该第二方向与第一方向相反。如图2所示为本发明定向天线实施例二的结构示意图，实施例二与实施例一相 比，增加了触发单元8，该触发单元8与调整单元4连接，用于发送触发信号给调整单元4， 使得调整单元4发送第二控制指令给旋转控制单元3，从而开始定向天线的调整。触发单元8可以是在接收到远程的维护命令后发送触发信号给调整单元4，或者 触发单元8也可以自动根据天线的增益情况判断是否需要触发调整单元4。
具体地，触发单元8可以判断信号接收单元2当前获取的CINR值是否低于第二预 设值，当信号接收单元2当前获取的CINR值低于第二预设值时，发送触发信号给调整单元 4，使得调整单元4发送第二控制指令给旋转控制单元3，从而开始定向天线的调整。该第二 预设值可以根据实际需要来设置，例如，可以将第二预设值取较大的值，可以避免定向天线 频繁进行自动调整。可以将第二预设值取较小的值，使得定向天线能够经常调整，保证定向 天线的增益。对于如图1和图2所示的实施例，旋转控制单元可以是电机，具体可以是不定向永 磁同步电机。本发明实施例提供的定向天线，调整单元可以发送第一控制指令给旋转控制单 元，使得旋转控制单元控制信号接收单元旋转360度，遍历各个角度的信号的CINR值，从而 记录一个最高的CINR值，再由调整单元发送第二控制指令给旋转控制单元，使得旋转控制 单元控制信号接收单元旋转到获取的CINR值与最高的CINR值的差值的绝对值小于或等于 第一预设值的位置，相当于定向天线调整到了一个当前接收的信号的CINR值接近于最高 的CINR值的位置，可以保证定向天线具有较佳的增益。如图3所示为本发明定向天线的调整方法实施例一的流程图，包括步骤101、调整单元发送第二控制指令给旋转控制单元。步骤102、旋转控制单元收到第二控制指令后，控制信号接收单元旋转到获取的信 号的CINR值与最高的CINR值的差值的绝对值小于或等于第一预设值的位置。在步骤101之前可以包括调整单元发送第一控制指令给旋转控制单元；旋转控 制单元收到第一控制指令后，控制信号接收单元旋转360度，记录信号接收单元获取的信 号的最高的CINR的值。其中，旋转控制单元控制可以信号接收单元沿着第一方向旋转360度。旋转控制 单元可以控制信号接收单元沿着第二方向旋转到获取的信号的CINR值与最高的CINR值的 差值的绝对值小于或等于第一预设值的位置，第二方向与第一方向相反。如果终端可以在终端进入网络阶段后，自动开始调整，则如图3所示的实施例，在 步骤101之前无需触发的步骤。如果由一些事件来触发定向天线的调整，则在步骤101之前还可以包括触发单 元发送触发信号给调整单元，使得调整单元发送第二控制指令给旋转控制单元。例如，触发单元在接收到维护命令后，发送触发信号给调整单元4，从而使得调整 单元发送第二控制指令给旋转控制单元。或者，触发单元可以判断信号接收单元当前获取的CINR值是否低于第二预设值；当所述信号接收单元当前获取的CINR值低于第二预设值时，发送触发信号给调整单元。这样，调整单元就可以发送第二控制指令给旋转控制单元。本发明实施例提供的定向天线调整方法，调整单元可以发送第一控制指令给旋转 控制单元，使得旋转控制单元控制信号接收单元旋转360度，遍历各个角度的信号的CINR 值，从而记录一个最高的CINR值，再由调整单元发送第二控制指令给旋转控制单元，使得 旋转控制单元控制信号接收单元旋转到获取的信号的CINR值与最高的CINR值的差值的绝 对值小于或等于第一预设值的位置，相当于定向天线调整到了一个当前接收的信号的CINR 值接近于最高的CINR值的位置，可以保证定向天线具有较佳的增益。这种方法由定向天线 自动执行，无需人工调整，便于进行定线天线的调整。本领域普通技术人员可以理解实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过 程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序 在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括R0M、RAM、磁碟或者 光盘等各种可以存储程序代码的介质。最后应说明的是以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽 管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解其依然 可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替 换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精 神和范围。
权利要求
1.一种定向天线，其特征在于，包括调整单元、旋转控制单元和信号接收单元所述信号接收单元与所述旋转控制单元连接，用于接收信号并获取信号的载波与干扰 和噪声比CINR值;所述调整单元与所述旋转控制单元连接，用于发送第二控制指令给所述旋转控制单元；所述旋转控制单元与所述调整单元和所述信号接收单元连接，用于在接收到调整单 元发送的第二控制指令后，控制所述信号接收单元旋转到获取的信号的CINR值与最高的 CINR值的差值的绝对值小于或等于第一预设值的位置。
2.根据权利要求1所述的定向天线，其特征在于，所述调整单元还用于发送第一控制 指令给所述旋转控制单元；所述旋转控制单元还用于在收到所述调整单元发送的第一控制指令后，控制所述信号 接收单元旋转360度，并记录信号接收单元获取的信号的最高的CINR值。
3.根据权利要求1所述的定向天线，其特征在于，所述定向天线还包括安装架，所述信 号接收单元通过连接件与所述安装架连接。
4.根据权利要求2所述的定向天线，其特征在于，所述旋转控制单元具体用于在收到 所述调整单元发送的第一控制指令后，控制所述信号接收单元沿着第一方向旋转360度， 记录信号接收单元获取的信号的最高的CINR值；所述旋转控制单元还用于在收到所述调整单元发送的第二控制控制指令后，控制所述 信号接收单元沿着第二方向旋转到获取的信号的CINR值与所述最高的CINR值的差值的绝 对值小于或等于第一预设值的位置，所述第一方向与第二方向相反。
5.根据权利要求4所述的定向天线，其特征在于，还包括限位反向卡，与所述调整单元 连接，用于通过电平检测所述信号接收单元的旋转方向信息，并将检测到的旋转方向信息 发送给所述调整单元；所述调整单元用于根据接收到的旋转方向信息发送第二控制指令给所述旋转控制单 元，使得所述旋转控制单元控制所述信号接收单元沿着第二方向旋转到获取的信号的CINR 值与所述最高的CINR值的差值的绝对值小于或等于第一预设值的位置。
6.根据权利要求1或2所述的定向天线，其特征在于，所述旋转控制单元为不定向永磁 同步电机。
7.根据权利要求1或2所述的定向天线，其特征在于，还包括触发单元，与所述调整 单元连接，用于发送触发信号给所述调整单元，使得所述调整单元发送第二控制指令给所 述旋转控制单元。
8.根据权利要求7所述的定向天线，其特征在于，所述触发单元具体用于判断信号接 收单元当前获取的信号的CINR值是否低于第二预设值；并且当所述信号接收单元当前获 取的信号的CINR值低于第二预设值时，发送触发信号给所述调整单元，使得所述调整单元 发送第二控制指令给所述旋转控制单元。
9.一种定向天线的自动调整方法，其特征在于，包括调整单元发送第二控制指令给旋转控制单元；旋转控制单元收到第二控制指令后，控制信号接收单元旋转到获取的信号的载波与干 扰和噪声比CINR值与最高的CINR值的差值的绝对值小于或等于第一预设值的位置。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在调整单元发送第二控制指令给旋转控 制单元之前还包括调整单元发送第一控制指令给旋转控制单元；旋转控制单元收到第一控制指令后，控制信号接收单元旋转360度，记录信号接收单 元获取的信号的最高的CINR值。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，旋转控制单元控制信号接收单元旋转 360度，包括旋转控制单元控制信号接收单元沿着第一方向旋转360度；旋转控制单元控制所述信号接收单元旋转到获取的信号的CINR值与最高的CINR值的 差值的绝对值小于或等于预设值的位置，包括旋转控制单元控制所述信号接收单元沿着 第二方向旋转到获取的CINR值与最高的CINR值的差值的绝对值小于或等于第一预设值的 位置，所述第二方向与第一方向相反。
12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在调整单元发送第二控制指令给旋转控 制单元之前，还包括触发单元发送触发信号给调整单元，使得调整单元发送第二控制指令给旋转控制单兀。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述触发单元发送触发信号给调整单 元，包括所述触发单元判断信号接收单元当前获取的载波与干扰和噪声比是否低于第二预设值；当所述信号接收单元当前获取的CINR值低于第二预设值时，发送触发信号给所述调 整单元。
全文摘要
本发明提供一种定向天线及其自动调整方法，其中定向天线包括调整单元、旋转控制单元和信号接收单元所述信号接收单元与所述旋转控制单元连接，用于接收信号并获取信号的CINR值；所述调整单元与所述旋转控制单元连接，用于发送第二控制指令给所述旋转控制单元；所述旋转控制单元与调整单元和信号接收单元连接，用于在接收到调整单元发送的第二控制指令后，控制所述信号接收单元旋转到获取的信号的CINR值与最高的CINR值的差值的绝对值小于或等于第一预设值的位置。本发明的实施例中，实现了定向天线的自动调整，克服了人工调解不便利的问题。
文档编号H01Q3/04GK102064387SQ201010527510
公开日2011年5月18日 申请日期2010年10月27日 优先权日2010年10月27日
发明者江胜峰 申请人:华为技术有限公司